天然AB組填料在高速鐵路中的應(yīng)用

趙亮 曹曉棟

（中交第三航務(wù)工程局）

天然AB組填料在高速鐵路中的應(yīng)用

趙亮 曹曉棟

（中交第三航務(wù)工程局）

高速鐵路施工中路基填筑最容易出現(xiàn)質(zhì)量隱患，為確保路基填筑施工質(zhì)量，須對(duì)填料及壓實(shí)質(zhì)量進(jìn)行雙重控制。結(jié)合工程實(shí)際，本文對(duì)合肥至福州高速鐵路某標(biāo)段AB組填料的選取、填料試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)填筑工藝試驗(yàn)做了綜合研究，并對(duì)天然AB組填料填料顆粒級(jí)配控制、現(xiàn)場(chǎng)填筑施工工藝流程及工藝參數(shù)等方面進(jìn)行總結(jié)，在保證工程質(zhì)量前提下，確保了經(jīng)濟(jì)效益。

天然AB組填料；高速鐵路；路基填筑

高速鐵路路基作為軌道的基礎(chǔ),必須具備變形小、強(qiáng)度高、剛度大且縱向變化均勻,工后沉降小,能確保長(zhǎng)期動(dòng)力穩(wěn)定性和耐久性等, 以保證列車高速、安全、舒適運(yùn)行，根據(jù)設(shè)計(jì)要求高速鐵路路基工后沉降不得大于15mm。因此高速鐵路路基AB組料填筑施工是路基施工中的關(guān)鍵部位，填料試驗(yàn)、選取及壓實(shí)工藝、參數(shù)的確定是高速鐵路路基施工中極其重要的控制環(huán)節(jié)，是保證路基施工質(zhì)量的關(guān)鍵。

1 工程概況及設(shè)計(jì)要求

1.1 工程概況

新建某鐵路線路長(zhǎng)度9.344 km，其中路基長(zhǎng)度2.283km，路基主體有基床底層和基床表層組成，基床底層換填1.5～2.3mAB組填料。

1.2 設(shè)計(jì)要求

（1）新建鐵路設(shè)計(jì)時(shí)速350km/h，根據(jù)設(shè)計(jì)及規(guī)范要求路基工后沉降不大于15mm；

（2）基床底層填料的最大粒徑應(yīng)小于60mm；

（3）設(shè)計(jì)要求基床底層非過(guò)渡段處換填A(yù)B組填料；

（4）路基基床底層壓實(shí)質(zhì)量由壓實(shí)系數(shù)K、動(dòng)態(tài)變形模量EVd及地基系數(shù)K30三項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)控制。壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)《高速鐵路路基施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》，具體如表1所示：

2 填料試驗(yàn)指標(biāo)檢測(cè)及類別確定

表1 高速鐵路路基基床底層AB組填料壓實(shí)標(biāo)準(zhǔn)

表2 填料級(jí)配原始數(shù)據(jù)

要保證路基填筑質(zhì)量，必須要確保填料質(zhì)量，填料各項(xiàng)指標(biāo)要符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，從而通過(guò)路基填料料源質(zhì)量來(lái)控制路基填筑質(zhì)量。

2.1 填料試驗(yàn)

因路基施工處于山區(qū)，且附近料源稀缺。在保證填料質(zhì)量的前提下，為達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的目的，施工單位組織物資部、試驗(yàn)室、技術(shù)人員根據(jù)《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定，在填筑施工前對(duì)本標(biāo)段路基開(kāi)挖的土石方進(jìn)行試驗(yàn)，分別對(duì)填料進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)及擊實(shí)試驗(yàn)，以檢測(cè)天然料源質(zhì)量是否符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.1.1 顆粒分析試驗(yàn)

施工單位從料場(chǎng)隨機(jī)取樣，風(fēng)干后質(zhì)量5000g，采用篩析法對(duì)試樣進(jìn)行顆粒分析。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到填料粒徑級(jí)配、不均勻系數(shù)曲率系數(shù)及顆粒級(jí)配曲線圖如圖1。

從上表可得出填料粒徑小于60mm質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的100%，粒徑小于0.075mm質(zhì)量占試樣總質(zhì)量的3.2%小于5%，不均勻系數(shù)Cu=45.29大于5，曲率系數(shù)Cc=1.1大于1為級(jí)配良好填料，根據(jù)《鐵路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》此填料屬于細(xì)圓礫A組，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

2.1.2 擊實(shí)試驗(yàn)

為確定填料最大干密度、最優(yōu)含水率等參數(shù)，施工單位對(duì)填料進(jìn)行擊實(shí)試驗(yàn)。通過(guò)試驗(yàn)得到ρd～ω曲線如圖2。

從上圖可看出當(dāng)含水率為5.6%時(shí)，對(duì)應(yīng)最大干密度為2.41。

通過(guò)對(duì)填料進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)及擊實(shí)試驗(yàn)確定此種填料為級(jí)配良好的細(xì)圓礫A組土，符合設(shè)計(jì)及規(guī)范對(duì)料源的要求。

3 基床底層AB組填料試驗(yàn)段施工及總結(jié)

3.1 基床底層AB組填料試驗(yàn)段

本分部在基床底層大面積施工前選擇DK180+300～DK180+400段路基作為實(shí)驗(yàn)段，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)段填筑選定滿足施工要求的壓實(shí)機(jī)具組合、合理的松鋪厚度、壓實(shí)遍數(shù)、碾壓方式和施工最佳控制含水量等工藝參數(shù)。以此為指導(dǎo)，進(jìn)行下步大面積施工。

（1）基底驗(yàn)收

在基床底層填筑之前，對(duì)基底進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后開(kāi)始填筑。

（2）測(cè)量放樣

根據(jù)設(shè)計(jì)放路基中線，路基兩側(cè)縱向間隔10m為一斷面打鋼釬，掛松鋪標(biāo)高線。在線路中心至左、右各5米布設(shè)測(cè)點(diǎn)，確定填筑前松鋪底標(biāo)高。

（3）鋪料

根據(jù)基床底層厚度及以往施工經(jīng)驗(yàn)選擇松鋪厚度，計(jì)算每車料所需用的面積，在路基基床底層頂面上采用方格網(wǎng)控制填料方量，方格網(wǎng)縱向樁距為6m，橫向分別在路基兩側(cè)及路基中心設(shè)方格網(wǎng)樁。兩側(cè)應(yīng)比設(shè)計(jì)邊線每邊寬出30～50cm。

（4）攤鋪整平、松鋪厚度確定

本次試驗(yàn)段基床底層松鋪厚度34cm進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)邊樁掛線的高度及方格網(wǎng),填料的攤鋪采用推土機(jī)將填料就地粗平，平地機(jī)配合人工整平，恢復(fù)左右側(cè)居中5米確定松鋪厚度的控制樁，測(cè)量松鋪?lái)敇?biāo)高，計(jì)算虛鋪厚度。測(cè)量時(shí)保證各測(cè)點(diǎn)是攤鋪前所測(cè)的各點(diǎn)。

（5）碾壓

碾壓機(jī)械采用25t壓路機(jī)進(jìn)行碾壓，碾壓方法為：靜壓一遍，弱振碾壓一遍，強(qiáng)振碾壓2～6遍（同步檢測(cè)結(jié)果），最后再靜壓一遍消除輪跡碾壓順序從施工層兩邊向中間進(jìn)行。碾壓時(shí)按照縱向進(jìn)退，先慢后快，逐步提高，先靜壓后振動(dòng)，由弱振至強(qiáng)振的操作規(guī)程進(jìn)行碾壓。

（6）試驗(yàn)檢測(cè)記錄

在碾壓四遍（靜壓一遍、弱振一遍、強(qiáng)振二遍）后每強(qiáng)振一遍即按《鐵路工程土工試驗(yàn)規(guī)程》規(guī)定的試驗(yàn)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，用 K30 平板載荷儀檢測(cè)地基系數(shù)K30、采用灌砂法檢測(cè)壓實(shí)系數(shù)K、采用Evd檢測(cè)動(dòng)態(tài)變形模量進(jìn)行平行對(duì)比試驗(yàn)，直至達(dá)到的設(shè)計(jì)要求的壓實(shí)指標(biāo)：K≥0.95、K30≥150MPa/m、Evd≥40MPa。

該層填料碾壓4遍時(shí)，壓實(shí)質(zhì)量不符合要求。

總結(jié)：由記錄可看出碾壓4遍（靜壓一遍、弱振一遍及強(qiáng)振二遍）時(shí)，三項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)中僅動(dòng)態(tài)變形模量符合高速鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10751-2010），地基系數(shù)及壓實(shí)系數(shù)不符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。雖然碾壓5遍（靜壓一遍、弱振一遍及強(qiáng)振三遍）時(shí)，三項(xiàng)指標(biāo)均符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，再?gòu)?qiáng)振一遍后，各項(xiàng)指標(biāo)有較明顯提高。因此，為保證基床表層施工質(zhì)量，最終選擇碾壓組合為：靜壓1遍+弱振1遍+強(qiáng)振4遍+靜壓1遍。

（7）松鋪系數(shù)的計(jì)算

根據(jù)路基填筑前的基底標(biāo)高測(cè)量、整平后的標(biāo)高測(cè)量和壓實(shí)完畢后的標(biāo)高測(cè)量，計(jì)算出松鋪系數(shù)=（虛鋪平均高程—攤鋪前平均高程）÷（壓實(shí)后平均高程—攤鋪前平均高程）。得出此種填料松鋪系數(shù)為1.24。

3.2 試驗(yàn)段施工總結(jié)

通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)段填筑，確定壓實(shí)機(jī)具組合為25T壓路機(jī)+平地機(jī)、碾壓組合為靜壓1遍+弱振1遍+強(qiáng)振4遍+靜壓1遍收光、松鋪系數(shù)為1.24。

圖1顆粒級(jí)配曲線圖

圖2顆粒級(jí)配曲線圖

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有天然料源進(jìn)行填料質(zhì)量實(shí)驗(yàn)及試驗(yàn)段施工實(shí)驗(yàn)后，確定此種天然填料A組細(xì)圓礫土，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范對(duì)基床底層的填料要求，能夠保證路基基床底層的施工質(zhì)量。在能夠滿足施工質(zhì)量的前提下，使用天然填料不僅節(jié)省了料場(chǎng)建設(shè)費(fèi)用，同時(shí)節(jié)省了填料加工的費(fèi)用，為施工單位提高了經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)避免了填料運(yùn)輸困難等一系列問(wèn)題。